Değişmeyen düzlem

Bir gezegen sisteminin değişmeyen düzlemi (diğer adıyla Laplace'ın değişmeyen düzlemi), sistemin ağırlık merkezinden geçen ve açısal momentum vektörüne dik olan düzlemdir.

Güneş Sistemi
Güneş Sistemi'nde bu etkinin yaklaşık %98'i dört büyük gezegenin (Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün) yörüngesel açısal momentumları tarafından sağlanmaktadır. Değişmeyen düzlem Jüpiter'in yörünge düzleminin 0,5° içindedir ve tüm gezegenlerin yörünge ve dönüş düzlemlerinin ağırlıklı ortalaması olarak kabul edilebilir.

Terminoloji ve tanım
Bu düzleme bazen "Laplasyen", "Laplace düzlemi" veya "Laplace'ın değişmeyen düzlemi" olarak bilinmekte olup, gezegen uydularının bireysel yörünge düzlemlerinin etrafında döndüğü düzlem olan Laplace düzlemi ile karıştırılmamalıdır. Her ikisi de Fransız gök bilimci Pierre Simon Laplace'ın çalışmalarından türemiştir. Bu iki düzlem sadece tüm tedirgin ediciler ve rezonansların dönmekte olan cisimden uzak olduğu durumlarda eşdeğerdir. Değişmeyen düzlem açısal momentumların toplamından türetilir ve tüm sistem üzerinde "değişmez" iken, bir sistem içindeki farklı yörüngelerdeki nesneler için Laplace düzlemi farklı olabilir. Laplace değişmeyen düzlemi maksimum alanlar düzlemi olarak adlandırmıştır; bu durumda "alan" R yarıçapı ile zaman değişim oranının, yani radyal hızının kütle ile çarpımıdır.

Tanım
Bir gezegenin yörüngesel açısal momentum vektörünün büyüklüğü 'dır. Burada gezegenin yörünge yarıçapı (ağırlık merkezinden), gezegenin kütlesi ve yörünge açısal hızıdır. Jüpiter'in vektör büyüklüğü Güneş Sistemi'nin açısal momentumunun %60,3'üne katkıda bulunur. Ardından %24,5 ile Satürn, %7,9 ile Neptün ve %5,3 ile Uranüs gelir. Güneş tüm gezegenlere karşı bir denge oluşturur, bu nedenle Jüpiter bir tarafta ve diğer üç dev gezegeni diğer tarafta taban tabana zıt olduğunda çift merkeze yakındır, ancak tüm dev gezegenler diğer tarafta aynı hizada olduğunda Güneş çift merkezden 2,17 uzağa hareket eder. Güneş'in ve tüm dev olmayan gezegenlerin, uyduların ve küçük Güneş Sistemi cisimlerinin yörüngesel açısal momentumlarının yanı sıra Güneş de dahil olmak üzere tüm cisimlerin eksenel dönüş momentumlarının toplamı sadece yaklaşık %2'dir.

Eğer tüm Güneş Sistemi cisimleri noktasal kütleler olsalardı ya da küresel simetrik kütle dağılımına sahip katı cisimler olsalardı ve Samanyolu Galaksisi'nin düzensiz çekiminden kaynaklanan hiçbir dış etki olmasaydı, o zaman sadece yörüngeler üzerinde tanımlanan değişmeyen düzlem gerçekten değişmez olurdu ve eylemsiz bir referans çerçevesi oluştururdu. Ancak neredeyse hiçbiri böyle değildir, gelgit sürtünmesi ve cisimlerin küresel olmaması nedeniyle eksenel dönüşlerden yörünge dönüşlerine çok az miktarda momentum aktarılmasına izin verir. Bu da yörünge açısal momentumunun büyüklüğünde bir değişikliğe ve dönme eksenleri yörünge eksenlerine paralel olmadığından yönünün değişmesine (presesyon) neden olur.

Bununla birlikte, bu değişiklikler sistemin toplam açısal momentumuna kıyasla son derece küçüktür ve bu etkilere rağmen neredeyse korunur. Hemen hemen tüm nedenlerle, sadece dev gezegenlerin yörüngelerinden tanımlanan düzlem, Newton dinamiğinde çalışırken, Güneş Sistemi'ni terk eden materyal ve kütleçekim dalgalarıyla fırlatılan daha da küçük miktarlardaki açısal momentumu ve yakınından geçen diğer yıldızlar, Samanyolu galaktik gelgitleri vb. tarafından Güneş Sistemi'ne uygulanan son derece küçük torkları da göz ardı ederek değişmez olarak kabul edilebilir.

Ayrıca bakınız
Laplace düzlemi
Referans düzlemi
Temel düzlem
Yörünge düzlemi

Kaynakça
İlave okuma